CAE軟件操作小百科（29）

俞曉強(qiáng)++席強(qiáng)

E_mail（xq_yu@sina.cn）1Adams中如何建立復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系曲線？

在仿真模型中經(jīng)常需要設(shè)置復(fù)雜的數(shù)據(jù)關(guān)系，如力與速度的關(guān)系、速度與時間的關(guān)系等.描述這些比較復(fù)雜的關(guān)系曲線可以通過以下2種方式完成.

1）分段函數(shù).對較為簡單的函數(shù)關(guān)系通過IF判斷語句實(shí)現(xiàn)，其表達(dá)式形式為IF（expr1： expr2， expr3， expr4）：當(dāng)expr1小于0時，表達(dá)式的值為expr2；當(dāng)expr1等于0時，表達(dá)式的值為expr3；當(dāng)expr1大于0時，表達(dá)式的值為expr4.對于速度與時間函數(shù)v=t，0

4，4

12-t，8

IF（time-4： time， 4， IF（time-8： 4， 4， 12-time））

2）樣條函數(shù).對較復(fù)雜的函數(shù)曲線，如來自供應(yīng)商或者標(biāo)準(zhǔn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以使用樣條插值函數(shù)表示.

首先需要生成樣條數(shù)據(jù)，可以在Element菜單下的Build data spline實(shí)現(xiàn)；然后需要在驅(qū)動或者載荷中使用該樣條數(shù)據(jù).Adams可以選擇三次樣條曲線、B樣條曲線或者Akima擬合法進(jìn)行插值，表達(dá)式分別為

CUBSPL（Var1， Var2 ， Spline_Name ， Deriv_Order）；

CURVE（Var ， Deriv_Order ， Direction ， Curve_Name）；

AKISPL（Var 1，Var2 ， Spline_Name ， Deriv_Order）.

AKISPL函數(shù)的插值效果見圖1.

xy0014253745圖 1AKISPL函數(shù)的插值效果

Fig.1Interpolation effect of AKISPL function

2Adams中如何快速查看某個模型的結(jié)構(gòu)？

對于一個完全陌生的模型或者比較復(fù)雜的模型，可以利用Database Navigator快速查看模型的結(jié)構(gòu).

進(jìn)入Tools菜單打開Database Navigator，展開最上方的下拉菜單，其中Topology By Parts，Topology By Connections以及Graphical Topology均可以查看每個Part的連接拓?fù)湫畔?通過這種方式可以清晰明了地展示模型的結(jié)構(gòu).

3如何高效利用Adams幫助文檔？

Adams的幫助文檔是一個非常全面詳細(xì)的資料，有效利用該幫助文檔可以幫助快速解決問題.

在Adams界面中，Help菜單可選擇相應(yīng)的幫助文檔.幫助文檔打開后即可通過瀏覽、索引或者搜索的方式找到所需的條目.

當(dāng)Adams任意對話框被激活時，按F1鍵即可迅速打開該對話框相應(yīng)的幫助.當(dāng)鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊某個圖標(biāo)后，該圖標(biāo)上會出現(xiàn)灰色虛線框，此時按F1就可以迅速打開關(guān)于該圖標(biāo)的幫助信息.

4解決計(jì)算仿真中數(shù)值發(fā)散的若干技巧

在機(jī)械系統(tǒng)計(jì)算仿真過程中出現(xiàn)的發(fā)散包括物理發(fā)散和數(shù)值發(fā)散.解決物理發(fā)散需要修改機(jī)械系統(tǒng)本身的幾何參數(shù)，而數(shù)值發(fā)散則可以通過以下技巧加以解決.

產(chǎn)生數(shù)值發(fā)散的首要原因是條件函數(shù)、幅值函數(shù)、角度函數(shù)以及用戶自定義函數(shù)在特殊情形下的不連續(xù)性.條件函數(shù)IF Function在與模式函數(shù)Mode Function結(jié)合使用時，除選擇動力學(xué)或運(yùn)動學(xué)分析類型外，其他情形均有可能造成數(shù)值不連續(xù)性.可以在Adams中使用step，impact和bistop函數(shù)代替IF函數(shù).任何IF函數(shù)都存在其等效的step函數(shù).位移、速度和加速度的幅值函數(shù)DM，VM和ACCM在零點(diǎn)附近的導(dǎo)數(shù)不連續(xù)（類似絕對值函數(shù)）.在彈簧等建模元素中經(jīng)常用到幅值函數(shù)DM，但為避免其在零點(diǎn)附近的導(dǎo)數(shù)不連續(xù)現(xiàn)象，通常可用DZ函數(shù)代替；VM函數(shù)僅適合在計(jì)算動能時使用；其他情況應(yīng)由相對速度函數(shù)VR替代；加速度幅值函數(shù)很少使用到.角度函數(shù)PSI，THETA和PHI等會由于歐拉奇異角或角輸出限制出現(xiàn)不連續(xù).對此，可采用類似預(yù)估校正的策略，通過積分微分方程實(shí)現(xiàn)對所需角度的控制，由多體動力學(xué)理論得到Marker_i和Marker_j之間的轉(zhuǎn)換矩陣，從而解決問題.

其次，在建模元素中存在阻尼項(xiàng)時，適當(dāng)增大阻尼項(xiàng)有助于去除系統(tǒng)中不正常的高頻現(xiàn)象.同時，用戶應(yīng)根據(jù)自己研究的機(jī)械系統(tǒng)選擇適用的積分程序，BDF，DStiff和Gstiff這3種積分程序的數(shù)值計(jì)算穩(wěn)定性依次降低，而數(shù)值計(jì)算效率依次增高.

5如何用Marker控制位置和方向

在Adams中，通常每個物體都具有一些幾何體特征，如cylinder，box和sphere等.這些幾何體（link和plate除外）都有一個marker決定其位置和方向，對于cylinder和sphere，該marker為center marker，對于box則為corner marker.通過修改這些marker可修改相應(yīng)幾何體的位置和方向.同理，Adams中的約束副通常也都具有marker，marker_i和marker_j，分別對應(yīng)于生成約束副時的part_i和part_j，共同決定約束副的位置和方向.

在運(yùn)用Adams虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真時，通常為了滿足不同的設(shè)計(jì)工況和各種可能出現(xiàn)的復(fù)雜機(jī)構(gòu)，需要對已有模型進(jìn)行幾何上的修改，運(yùn)用marker的參數(shù)化設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對part和約束副的快速而精確的修改.

part_2的幾何形狀為Box，其corner marker為marker_1，見圖2.

圖 2part_2的corner marke

Fig.2corner marke of part_2

marker_1的位置和方向分別由Local選項(xiàng)中的Location和Orientation確定，保持位置不變，方向繞z軸調(diào)整45°（逆時針為正向），得到圖3.

圖 3Orientation為45°時Part_2的方向

Fig.3Direction of Part_2 while Orientation is 45°

6Adams調(diào)試模型的技巧

在模型建立完成后可使用Tools菜單下的Model Verify選項(xiàng)檢查模型的自由度數(shù)是否正確，并查看模型的連接拓?fù)湫畔⑹欠窈侠?

當(dāng)遇到比較復(fù)雜的模型時，應(yīng)當(dāng)善于利用Table Editor對模型中各個對象的屬性進(jìn)行檢查和編輯.

更改求解器的圖形顯示模式以便直觀地觀察模型計(jì)算的反饋信息.打開Setting菜單下的Solver設(shè)置的Display選項(xiàng)，可以對求解過程中的圖形顯示進(jìn)行設(shè)置.比如：將Update Graphics設(shè)置為Integration step或者Iteration就可以得到更多圖形方面的計(jì)算反饋信息；將Icons設(shè)置為On就可以從圖標(biāo)的形狀觀察監(jiān)視各個對象的行為.

對于動力學(xué)分析：如果求解一開始就失敗可以嘗試檢查載荷的符號和大小，先進(jìn)行靜力學(xué)分析檢查模型，改變積分器求解的初始步長（HINIT）設(shè)置，或改用其他的積分器；如果仿真過程中求解失敗可以嘗試查看失敗時刻的仿真動畫來分析可能出現(xiàn)的錯誤，減少積分器的時間步長（HMAX）特別是重要時間點(diǎn)上的積分步長，查看載荷或者驅(qū)動是否有突變，或嘗試其他的積分器.

（摘自同濟(jì)大學(xué)鄭百林教授《CAE操作技能與實(shí)踐》課堂講義）

（待續(xù)）第24卷 第6期2015年12月計(jì) 算 機(jī) 輔 助 工 程Computer Aided EngineeringVol.24 No.6Dec. 2015